氮氧化物分解裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于分解氮氧化物的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧化物（NOx，包括一氧化氮及/或二氮氧化物）是環(huán)境中不需要的成分，故是需 要被控制的。一些方法已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來用于將氮氧化物分解成氮?dú)夂脱鯕?。但是，這些方法 需要使用剛性陶瓷材料、或危險(xiǎn)的化合物例如氨水，及/或引起二次污染例如產(chǎn)生硫酸銨。 如此之外這些方法非常復(fù)雜且消耗成本昂貴。
[0003] 所以，需要提供一種新的分解氮氧化物的裝置及方法來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種新的氮氧化物分解裝置和方法。
[0005] -方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及的氮氧化物分解裝置，其包括第一堆疊，所述第一堆 疊包括：多孔金屬集流體；位于所述多孔金屬集流體上的第一電極層；第二電極層；位于所 述第一和第二電極層之間的第一電解質(zhì)層；位于所述多孔金屬集流體上的第三電極層，其 與所述第一電極層一起將所述多孔金屬集流體夾在中間；第四電極層；及位于所述第三和 第四電極層之間的第二電解質(zhì)層。
[0006] 另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種氮氧化物分解方法，其包括：提供如前段所述 的氮氧化物分解裝置；在所述第一、第二電極層之間施加第一電場(chǎng)；在所述第三、第四電極 層之間施加第二電場(chǎng)；且將需要在所述氮氧化物分解裝置內(nèi)分解成氮?dú)夂脱鯕獾牡趸?引入所述氮氧化物分解裝置。
【附圖說明】
[0007] 參考附圖閱讀下面的詳細(xì)描述，可以幫助理解本發(fā)明的特征、方面及優(yōu)點(diǎn)，其中：
[0008] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的裝置的剖面示意圖。
[0009] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例的裝置的剖面示意圖。
[0010] 圖3所示為例2中的鎳泡沫和表1中的組合物的燒結(jié)過程中的溫度、溫度變化速 度和時(shí)間。
[0011] 圖4所示為例2中的鎳泡沫和表1、2中的組合物的燒結(jié)過程中的溫度、溫度變化 速度和時(shí)間。
[0012] 圖5所示為用NiO-SSZ作為陰極層的反應(yīng)器在600°C和700°C作為電流的函數(shù)的 一氧化氮（80ml/min，400ppm NO, balanced with He)轉(zhuǎn)化率。
[0013] 圖6所示為用Ni〇-SSZ、LSM-SSZ、及LSNM-SSZ作為陰極層的反應(yīng)器在50毫安、不 同溫度的一氧化氮（80ml/min，400ppm NO, balanced with He)轉(zhuǎn)化率。
[0014] 圖7所示為20ppm NO和2000ppm O2在用LSNM-SSZ作為陰極層的反應(yīng)器中作為 電流的函數(shù)的一氧化氮轉(zhuǎn)化率。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 除非本發(fā)明中清楚另行定義，用到的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)的含義為本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員所通常理解的含義。本發(fā)明中使用的"第一"、"第二"以及類似的詞語(yǔ)并不表 示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來彼此區(qū)分。本發(fā)明中使用的"包括"、"包含"、"具 有"、或"含有"以及類似的詞語(yǔ)是指除了列于其后的項(xiàng)目及其等同物外，其他的項(xiàng)目也可在 范圍以內(nèi)。
[0016] 本發(fā)明中的近似用語(yǔ)用來修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于所述具體數(shù)量，還包 括與所述數(shù)量接近的、可接受的、不會(huì)導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。相應(yīng)的，用 "大約"、"約"等修飾一個(gè)數(shù)值，意為本發(fā)明不限于所述精確數(shù)值。在某些實(shí)施例中，近似用 語(yǔ)可能對(duì)應(yīng)于測(cè)量數(shù)值的儀器的精度。本發(fā)明中的數(shù)值范圍可以合并及/或互換，除非另 行清楚說明，數(shù)值范圍包括其所涵蓋的所有數(shù)值子范圍。
[0017] 在說明書和權(quán)利要求中，除非清楚地另外指出，所有項(xiàng)目的單復(fù)數(shù)不加以限制。除 非上下文另外清楚地說明，術(shù)語(yǔ)"或"、"或者"并不意味著排他，而是指存在提及項(xiàng)目（例如 成分）中的至少一個(gè)，并且包括提及項(xiàng)目的組合可以存在的情況。
[0018] 本發(fā)明所提及的"可"和"可能"表示在一定環(huán)境下發(fā)生的可能性；具有指定的性 質(zhì)，特征或者功能的可能性；和/或通過顯示一個(gè)或者多個(gè)能力、性能而適合于另一種動(dòng) 作，或者與所述適合的動(dòng)作相關(guān)的可能性。因此，用于"可"、和"可能"表示修飾的術(shù)語(yǔ)顯然 適合、能夠或者適于所表示的能力，功能，或者用途，同時(shí)考慮在一些情況下，所修飾的術(shù)語(yǔ) 可能有時(shí)不適合、不能或者不合適。例如，在一些情況下，事件或者能力可能是所期望的，而 在其它情況下，所述事件或者能力不能發(fā)生。這些情形通過術(shù)語(yǔ)"可"和"可能"描述。
[0019] 本發(fā)明說明書中提及"一些實(shí)施例"等等，表示所述與本發(fā)明相關(guān)的一種特定要素 (例如特征、結(jié)構(gòu)和/或特點(diǎn))被包含在本說明書所述的至少一個(gè)實(shí)施例中，可能或不可能出 現(xiàn)于其他實(shí)施例中。另外，需要理解的是，所述發(fā)明要素可以任何適合的方式結(jié)合。
[0020] 本發(fā)明的實(shí)施例涉及分解氮氧化物的裝置和方法。
[0021] 本發(fā)明所稱"氮氧化物"或類似用語(yǔ)是指一氧化氮、二氧化氮、或其組合。氮氧化 物可有各種來源，例如燃?xì)廨啓C(jī)，內(nèi)燃機(jī)，燃燒裝置。
[0022] 請(qǐng)參圖1和2,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氮氧化物分解裝置100,200,其包括第一堆疊 101，201，所述第一堆疊101，201包括：多孔金屬集流體102, 202 ;位于所述多孔金屬集流體 102,202上的第一電極層103,203 ;第二電極層104,204 ;位于所述第一和第二電極層103， 203,104, 204之間的第一電解質(zhì)層105,205 ;位于所述多孔金屬集流體102, 202上的第三電 極層106, 206,其與所述第一電極層103, 203 -起將所述多孔金屬集流體102, 202夾在中 間；第四電極層107, 207 ;及位于所述第三和第四電極層106, 206,107, 207之間的第二電解 質(zhì)層 108, 208。
[0023] 所述多孔金屬集流體102,202可為適用于將氮氧化物分解/轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕獾?任何多孔形態(tài)、任何金屬或金屬合金。一些實(shí)施例中，所述多孔金屬集流體102,202由鎳制 得。一些實(shí)施例中，所述多孔金屬集流體102,202形態(tài)為網(wǎng)狀、多孔膜、泡沫、或其任意組 合。一些實(shí)施例中，所述多孔金屬集流體102, 202的孔隙度為約25%至約99%。
[0024] -些實(shí)施例中，所述多孔金屬集流體為所述第一至第四電極層和所述第一和第二 電解質(zhì)層的機(jī)械支撐。
[0025] 所述多孔金屬集流體可為單層結(jié)構(gòu)、也可為多層結(jié)構(gòu)。一些實(shí)施例中，所述多孔金 屬集流體為多層結(jié)構(gòu)，且各層之間以適當(dāng)方式電性及/或機(jī)械連接。
[0026] -些實(shí)施例中，如圖1所示，所述第一和第三電極層103，106分別為陽(yáng)極層，而所 述第二和第四電極層102,104分別為陰極層。
[0027] -些實(shí)施例中，如圖2所不，所述第一和第三電極層203,206分別為陰極層，而所 述第二和第四電極層202, 204分別為陽(yáng)極層。
[0028] -些實(shí)施例中，第一堆疊包括阻擋氮氧化物進(jìn)入陽(yáng)極層、電解質(zhì)層、和多孔金屬集 流體的阻擋層。所述阻擋層可由任何能阻擋氣體的材料制得。一些實(shí)施例中，所述阻擋層 為玻璃層。一些實(shí)施例中，如果具體應(yīng)用環(huán)境需要的話，第一堆疊可有其他未在本發(fā)明提及 的層。
[0029] 所述裝置可能包括若干堆疊，彼此之間相同或不同。在一些實(shí)施例中，例如圖1及 圖2所示，所述裝置100、200包括一個(gè)第二堆疊111、121。在一些實(shí)施例中，所述第一及第 二堆疊111、121在所述第二或第四電解質(zhì)層連接。在一些實(shí)施例中，所述連接的第二及第 四電解質(zhì)層是獨(dú)立的或整合在一起的。在一些實(shí)施例中，在相鄰的堆疊之間可能還包括其 他層（未圖不）。
[0030] 本發(fā)明所述層中的每一層可能為一個(gè)單一層或包括多個(gè)層，取決于彈性，氣體擴(kuò) 散能力及孔隙度的需要。多個(gè)層彼此之間可能相同或者不同，并以合適的方式連接。在每 一個(gè)單一層中，其組成在至少一個(gè)維度上相同或不同。
[0031] 所述陽(yáng)極層可能彼此相同或不同。任何的一個(gè)陽(yáng)極層可能包括任何可以將氧離子 氧化為氧氣的材料或者其他可以被應(yīng)用于所述陽(yáng)極層的材料。在一些實(shí)施例中，所述陽(yáng)極 層包括（La a 8Sra2) α95Mn03 (LSM)、鉬與釔穩(wěn)定的氧化鋯的組合、鉬與釓添加的二氧化鈰的組 合、或其任意組合。在一些實(shí)施例中，所述陽(yáng)極層包括具有催化氧離子氧化作用的催化劑。 在一些實(shí)施例中，所述陽(yáng)極層具有提高氧氣釋放的材料。
[0032] 所述陰極層可能彼此相同或不同。任何的一個(gè)陰極層可能包括任何具有將氮氧化 物分解成氮?dú)夂脱鯕獾牟牧匣蛘咂渌梢员?